Основы общей и экологической токсикологии

– родентициды служат для уничтожения грызунов (лат. rodentis – грызущий);

– нематоциды предназначены для уничтожения нематод – паразитов растений и животных (класс низших червей, тело которых имеет нитевидную или веретенообразную форму).

Пестициды могут быть классифицированы по химическим признакам. К числу наиболее распространенных относятся:

– хлорорганические пестициды – галоидопроизводные алициклических и ароматических углеводородов, углеводородов алифатического ряда;

– фосфорорганические пестициды – сложные эфиры фосфорных кислот;

– карбаматы — производные карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот;

– азотсодержащие пестициды – производные мочевины, гуанидина, фенола.

Следует отметить, что пестициды разрабатывались без учета экологических особенностей их применения.

1. Пестициды имеют широкий спектр токсических воздействий. Так, в Молдавии отмечается прямая зависимость между территориальной нагрузкой пестицидов и поражаемостью населения туберкулезом, детской смертностью, а также смертностью от цирроза печени и хронического гепатита.

2. Человек использует пестициды для ограниченного числа видов, в то время как пестициды влияют на все организмы. Так, пестициды влияют на насекомых-опылителей. Около 80 % цветковых растений опыляются насекомыми и около 20 % всех насекомых являются опылителями.

3. Как правило, используют большее количество пестицидов, чем необходимо (для надежности). Точная дозировка практически отсутствует.

4. Площади опыления (обработки) пестицидами весьма значительны – около 10 млн га.

5. Пестициды долго сохраняются в почве (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Период полураспада хлорорганических инсектицидов в почве

Устойчивость отдельных представителей важнейших классов пестицидов в почвах может быть схематически охарактеризована следующим рядом уменьшения устойчивости: хлорсодержащие углеводороды – от 2 до 5 лет; производные мочевины, S-триазины – от 2 до 18 месяцев; карбаматы, сложные эфиры фосфорной кислоты – от 2 до 12 недель.

Различают небиотическое и биотическое разложение пестицидов в почве. Небиотическое разложение протекает за счет гидролиза, на скорость которого существенное влияние оказывают рН среды, температура и влажность почвы, ее минеральный состав. Оно осуществляется также за счет фотолиза пестицидов под действием солнечной радиации, что особенно важно для токсикантов, вносимых на поверхность почвы.

6. Благодаря естественному отбору происходят генетические перестройки, и вредители относительно адаптируются к ядам. Срок выработки устойчивости к пестицидам у видов, с которыми ведется борьба, примерно совпадает со временем разработки нового препарата (как правило, около 10 лет). Кстати, синтез и внедрение препарата в производство требует затрат в размере 20 – 45 млн долларов.

7. Эксперименты показывают, что большинство современных пестицидов значительно безопаснее, чем многие лекарственные средства. Например, средняя летальная доза (ЛД

) поваренной соли – 3750 мг/кг, кофеина – 200 мг/кг, аспирина – 1750 мг/кг, а современных гербицидов – производных сульфонилмочевины – 5000 мг/кг. По статистике отравлений, в США наибольшее число смертельных случаев отмечено при отравлении алкоголем и менее 2 % – отпестицидов и минеральных удобрений. Но с другой стороны, по данным Института всемирного наблюдения (Вашингтон), ежегодно в мире регистрируются от 400 тыс. до 2 млн случаев отравлений пестицидами, большинство которых приходится на сельских жителей развивающихся стран. Так, в Индии вследствие отравления пестицидами ежегодно погибают 20 – 40 тыс. человек. В этой связи надежды связывают с биологическими методами защиты растений. В качестве таких средств применяются паразиты членистоногих и хищники. В настоящее время ведется интенсивная работа по поиску и созданию новых эффективных биологических средств и способов биологической защиты растений.

В последние десятилетия проблема загрязнения окружающей среды пестицидами привлекает самое широкое внимание, причем одна группа специалистов резко выступает против практики широкого применения пестицидов, учитывая те ошибки, которые наделало человечество с их применением, а другая (это в основном работники сельского хозяйства) утверждает, что без применения различных групп пестицидов невозможно кардинально решить продовольственную проблему на земном шаре, а также вопросы борьбы с малярией, шистоматозом и другими заболеваниями. По сообщению Б. Коммонера, «в Гватемале спустя двадцать лет после начала „программы искоренения малярии“, основанной на интенсивном использовании инсектицидов, малярийные комары приобрели иммунитет против них, и заболеваемость малярией стала выше, чем до начала кампании». Таким образом, пестициды играют весьма скромную роль в мероприятиях по борьбе с малярией.

Попытки борьбы с насекомыми, наносящими большой вред урожаю, предпринимались очень давно. Для этих целей без особого успеха использовали арсенат свинца, табачную пыль, мыло и бензин. Современная эра пестицидов началась в 1940 г. с открытием Паулем Мюллером инсектицидного действия ДДТ.

Впервые этот препарат был применен союзными армиями во время Второй мировой войны для борьбы с малярией и тифом. Однако во время войны данные о ДДТ практически не публиковались. В конце Второй мировой войны ДДТ вошел в практику как сельскохозяйственный и бытовой инсектицид и его начали широко применять во всем мире, так как считалось, что избирательность его действия очень высока. В результате этого значительно возросли урожаи сельскохозяйственных культур, что сыграло немаловажную роль в обеспечении потребностей растущего населения Земли. Однако в 1962 г. стало очевидно, что высокая устойчивость ДДТ к процессам биодеградации делает его применение опасным для животного мира и приводит к вредным последствиям для многих видов животных (особенно для рыб, птиц и пчел). При длительном применении ДДТ токсичен и для человека. Поэтому в настоящее время применение ДДТ запрещено или ограничено лишь теми случаями, когда отсутствуют приемлемые его заменители (в СССР применение ДДТ запрещено с 1970 г.).

В природе химические средства борьбы одних организмов против других используются почти со времени зарождения жизни, и без особой угрозы для окружающей среды. Все вещества, выделяемые организмами в окружающую среду (фитонциды, зооциды и т. п.), отличаются очень малой стабильностью и разрушаются, как только выполнят свою функцию. Это свидетельствует о том, что и проблему пестицидов можно разрешить, причем основное требование к разработке новых препаратов – соизмеримость сроков их действия со сроками детоксикации.

По скорости разложения в объектах окружающей среды пестициды разделяют в настоящее время на следующие шесть групп: 1) пестициды с периодом разложения более 18 мес.; 2) пестициды с периодом разложения около 18 мес.; 3) пестициды с периодом разложения около 12 мес.; 4) пестициды с периодом разложения до 6 мес.; 5) пестициды с периодом разложения до 3 мес.; 6) пестициды с периодом разложения менее 3 мес.

По продолжительности действия (персистентность – продолжительность сохранения пестицидами биологической активности в окружающей среде или ее отдельных объектах, в том числе в почве, атмосфере, гидросфере) пестициды разделяют на следующие группы: 1) препараты с продолжительностью сохранения биологической активности до 3 мес.; 2) препараты с продолжительностью действия до 6 мес.; 3) препараты с продолжительностью действия до 12 мес.; 4) препараты с продолжительностью действия до 18 мес.; 5) препараты с продолжительностью действия до 2 лет; 6) препараты с продолжительностью действия более 2 лет.

Чем выше продолжительность действия препарата в объектах окружающей среды, тем выше его персистентность. Необходимо отметить, что в различных объектах окружающей среды и в разных климатических зонах персистентность одного и того же препарата может существенно изменяться. Персистентность препаратов зависит также от активности живых организмов, обитающих в данной экосистеме. Наиболее быстро пестициды разрушаются под влиянием микроорганизмов почвы. Большинство пестицидов сравнительно быстро разрушается также под влиянием света, особенно в присутствии воды.

Появление устойчивости к действию инсектицидов у вредных насекомых, отравление полезных насекомых, опыляющих растения, а также рыб в реках и озерах, привели к возникновению широкого международного движения, завершившегося в 1976 г. разработкой «Интегрированной программы борьбы с вредителями», принятой всеми странами-членами ФАО (Food and Agriculture Organization of the United Nations – Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН). Было решено составить список наиболее избирательных инсектицидов и использовать из них только безвредные для природных врагов насекомых; при применении инсектицидов учитывать факторы окружающей среды, усиливающие их действие, а именно – время применения (суточный цикл), температуру и осадки, способные в некоторых случаях заменить применение инсектицидов; использовать минимальные количества инсектицидов, необходимые при данном типе заражения; следить за накоплением инсектицидов и продуктов их распада в окружающей среде.

На основании этих требований было рекомендовано применять 5 основных инсектицидов: трихлорфон, малатион, метоксихлор, карбарил и неорганическое соединение криолит (алюмофторид натрия).

Загрязнение почв твердыми бытовыми отходами

К твердым бытовым отходам (ТБО) относят смесь веществ и материалов, образующихся в результате жизнедеятельности населения, которые необходимо утилизировать или уничтожить как бесполезные, нежелательные или опасные.

По своему составу ТБО неоднородны и включают макулатуру (20 – 40 % по массе), черные и цветные металлы (2 – 5 % и более), пищевые отходы (20 – 40 %), пластмассу (1 – 5 %), стекло (4 – 6 %), текстиль (4 – 6 %) и др. Количество ТБО (мусора), образующееся в некоторых странах мира в среднем на душу населения (по различным источникам на начало 1980-х гг.) приведено в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Количество ТБО в некоторых странах мира в среднем на душу населения

Париж.

Москва.

Для справки отметим, что ежегодно в Санкт-Петербурге образуется около 1 млн т (около 5 млн м

) ТБО и 0,4 млн м

осадков городских очистных сооружений.

Объем ТБО по России составляет около 130 млн м

. В настоящее время около 124 млн м

складируются на специальных полигонах, а остальные уничтожаются на мусороперерабатывающих заводах.

С точки зрения экологической безопасности все ТБО целесообразно разделить на следующие четыре группы: 1) токсичные отходы (отходы, содержащие токсичные тяжелые металлы и их соединения, радиоактивные изотопы, люминесцентные лампы и т. д.);

2) потенциально-токсичные (при переработке генерируют токсичные вещества, загрязняющие окружающую среду); 3) нетоксичные (биологически инертные) отходы (кость, стекло, камень и т. п.);

4) пищевые отходы.

Городские свалки вокруг городов не только занимают обширные территории (для захоронения 1 т ТБО требуется 3 м

), но и представляют опасность для здоровья людей и являются потенциальным источником загрязнения подземных вод и распространения неприятных запахов.

Наглядный пример возможных масштабов загрязнения грунтовых вод – случай с военным складом в Скалистых горах (штат Колорадо, США). Из-за протечки хранилищ отходов ряд синтетических веществ попал в грунтовые воды, загрязнив около 50 км

территории, окружавшей склад. В этом районе пришлось закрыть множество водяных скважин. Армия США затратила более 200 млн долларов, чтобы очистить местность и предотвратить ее дальнейшее загрязнение. Полагают, что для завершения работы понадобится еще 1,8 млрд долларов.

Городские свалки опасны в отношении пожаров и распространения инфекций. Как правило, спустя год после начала складирования отходов на свалке, начинается интенсивное выделение биогаза, состоящего на 54 % из метана (СН